冗余系统中S7-400H冗余控制器的兼容性

1. S7-400H冗余控制器概述
在许多自动化领域中，对自动化系统的可用性的需求越来越高。特别是在工厂停产将造成巨大损失的领域中。在这种情况下，只有冗余系统才符合所需的可用性标准。
高可用性SIMATIC S7-400H可以满足这些要求，即使在一个或多个故障导致部分系统失灵的情况下，也能照常继续运行。

1.1 S7-400H冗余系统的典型组成
S7-400H的典型组成如下图所示。

图1 典型的S7-400H冗余系统

一个典型的冗余系统中包括：
□ 1个UR2-H机架（或者2个独立的UR1/UR2机架）
□ 2个S7-400H CPU模块（完全一致）
□ 2个PS电源模块（也可以选择2×2的冗余配置）
□ 2根同步光纤和4个同步模块
□ 2个CP443-1以太网通讯模块
□ 2个相同大小的RAM存储卡（或FLASH存储卡）

1.2 现有的各种类型S7-400H冗余控制器及供货情况
冗余系统中S7-400H CPU包括412-3H、414-4H、417-4H三种型号，目前控制器最新的固件版本是V4.5。

表1 各种类型冗余控制器及供货情况
注： 产品取消——只能在更换故障零件时才能够订购该产品，并且订购时必须返还故障的模块。

1.3 S7-400H冗余控制器主要参数的对比

1.3.1 最新冗余控制器的参数对比
V4.5版本的CPU 414-4H和CPU 417-4H对比之前版本的CPU，工作存储器更大，运行速度更快，增加了更多新的功能。最新推出的CPU 412-3H则弥补了低成本冗余型CPU的空缺。
下表列出了当前不同型号的冗余控制器之间的主要参数对比。

表2 最新冗余控制器的参数对比

1.3.2 各类型冗余控制器的新旧版本对比
新版本的冗余控制器在很多方面的性能都优于旧版本的冗余控制器。下面列出一些主要参数在新旧版本中的对比。
414-4H CPU各版本的主要数据对比。

表3 414-4H CPU各版本的主要数据对比

417-4H CPU各版本的主要数据对比。

表4 417-4H CPU各版本的主要数据对比

1.4 S7-400H CPU冗余套件
对于S7-400H冗余系统中的各部件，可以采用单独订货的方式，也可以采用冗余套件的订货方式。
冗余套件的订货方式可以有效地避免单独订货时的繁琐和可能的疏漏。

1.4.1 STEP 7的冗余套件
对于STEP 7的套件订货，只有新的CPU 412-3H可以以包裹的形式获得（没有预装配）。包裹包括 2个 CPU，1个H型中央机架，2个电源，2个1MB的存器卡，4个同步模块，2根同步光纤和 4个备份电池。
根据套件中PS电源模块的不同形式，订货号分别为：

表5 CPU 412-3H的STEP 7冗余套件

6ES7 400-0HR00-4AB0中包括的详细组件订货号如下：

表6 6ES7 400-0HR00-4AB0套件

6ES7 400-0HR50-4AB0中包括的详细组件订货号如下：

表7 6ES7 400-0HR50-4AB0套件
注： 在这两种套件中，不包含CP443-1以太网通讯模块。

1.4.2 PCS 7的冗余套件
SIMATIC PCS 7系统中提供的冗余控制器系统有如下两种套件：

表8 SIMATIC PCS 7 容错自动化系套件

SIMATIC PCS 7的冗余控制器套件有如下两种供货形式：

表9 SIMATIC PCS 7 容错自动化系套件

下面以订货号“6ES7 656-8CF33-1BB0”为例，简单介绍对于PCS 7冗余套件的订货号的含义。

图2 PCS 7冗余套件的订货号的含义举例
注： PCS 7的AS冗余套件中，不包含备用电池。

由于PCS 7中控制器冗余套件类型较多，此处不能一一介绍。更多关于PCS 7套件订货的解释，请参考最新《SIMATIC PCS 7 过程控制产品目录》 第6章 自动化系统 容错自动化系统 。

2. 组态各版本S7-400H冗余控制器的软件要求
在一个新项目中，组态相应版本的S7-400H冗余控制器时，对STEP 7软件或PCS 7软件的版本有相应要求。
下表列出了不同版本的冗余控制器与STEP 7 / PCS 7软件之间的兼容性。

表10 冗余控制器与STEP 7 / PCS 7软件之间的兼容性
注： ① HSP(0015_V20)下载链接：21729446
  ② HSP(0130)下载链接：26609816

3. 各版本S7-400H冗余控制器与其他组件的兼容性

3.1 S7-400H冗余控制器与CP443-1模块的兼容性
各版本冗余控制器与CP443-1的兼容性参考下表。

“×”表示兼容； “－”表示不兼容。

表11 冗余控制器与CP443-1的兼容性
注： ① 应组态为CP443-1EX11。
  ② 对于STEP 7版本在V5.4 SP4以下，或者PCS 7版本在V7.1以下，应组态为CP443-1EX11。
关于CP443-1EX11和1EX20的兼容性，请参考如下链接：34894744

3.2 S7-400H冗余控制器与同步模块和同步光纤的兼容性
由于硬件产品设计的问题，同步模块和同步光纤有相应的更新，因此和各款CPU之间并不完全兼容。
下表列出了冗余控制器与同步模块和同步光纤的兼容性。

表12 冗余控制器与同步模块和同步光纤的兼容性
注： ① 新的 CPU 412-3H 只支持10m距离的同步模块。

3.3 S7-400H冗余控制器对RAM卡/FLASH卡的大小要求
当使用SIMATIC S7-400H 冗余系统时，在控制器中使用的 SIMATIC存储卡有一个最小尺寸。
下表列出了在冗余控制器中使用存储卡的大小要求。

表13 冗余控制器中使用存储卡的大小要求

4. 各版本S7-400H冗余控制器之间的兼容性
V3.0/V4.0/V4.5版本的H型CPU均向下兼容。例如，V4.0版本的H CPU兼容V3.0的H CPU，V4.5版本的H CPU兼容V3.0/V4.0的H CPU。在低版本的H CPU上创建的用户程序可以不做任何修改运行在新的CPU中。但冗余系统中的两互为冗余的控制器对必须保证版本一致，即订货号、硬件版本和固件版本完全一致。
在此前提下，冗余控制器的兼容性①可以参考下表。

“×”表示兼容； “－”表示不兼容。
表14 冗余控制器之间的兼容性
注： ① 这里列出的兼容性是指备件兼容，即可以在组态中组态旧版本的模块，并使用新版本的模块。
在满足3. 各版本冗余控制器与其他组件的兼容性 的条件下，兼容的CPU可以作为旧版本CPU的备件。但不同版本的CPU不可以混合使用。

5. S7-400H冗余控制器在更换过程的注意事项
冗余控制器更换过程中，可以根据实际情况选择下面两种更换方式。
□ 不停机更换冗余控制器
系统在单机工作模式下进行冗余控制器的更换，更换完成后可再次进入冗余工作模式。前提条件：必须使用与当前正常工作的CPU完全一致的（订货号、固件版本等）备件进行更换。
□ 停机更换冗余控制器
系统在停机维护时进行冗余控制器的更换，更换完成后可能需要重新下载用户程序后才能投入运行。此时可以使用4. 各版本冗余控制器之间的兼容性 所述与组态CPU兼容的冗余备件进行更换。

5.1 不停机更换冗余控制器
不停机更换CPU时，需要保证两个CPU完全一致，即订货号、硬件版本和固件版本完全一致。因此，只能使用与运行CPU订货号和硬件版本一致的备件。且安装相同类型的装载内容扩展存储卡。此时，如果新的CPU与原CPU的固件版本不一致，可以通过升级或降级的方式使其保持一致。
注： CPU的固件版本应参考在线固件版本。
关于查看在线固件版本的方法，可参考附录 如何在线查看CPU信息 。
有关固件升降级的相关内容，请参考如下链接和文档：6741018

更换过程中，还需要确保CPU已经装载了有关的防停机错误诊断OB，详情请参考如下链接内容：
11499205

更多关于如何进行停机更换CPU，可参考《SIMATIC 容错系统 S7-400H 系统手册》 13操作期间的组件故障及更换 。

5.2 停机更换冗余控制器
停机更换CPU，可以使用一对兼容的冗余CPU进行更换，而不更换用户程序。即硬件使用新版本的CPU，组态中仍然使用旧版本的CPU。
使用新版本的CPU更换V3版本的CPU时，同步模块和同步光纤也要同时更换。
使用H-CPU V4.0用作H-CPU V3的备件时，参考如下链接：21747442

附录 如何在线查看CPU信息

可以通过下面步骤查看在线CPU的硬件版本、固件版本等信息：(1) 打开相应站点的硬件组态，单击工具栏上的在线按钮 。(2) 双击CPU，弹出诊断对话框，查看General页面。如下图所示：

图3 在线查看CPU信息

关键词
冗余控制器，H-CPU，400H，S7-400H，兼容性

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